约翰·阿塔纳索夫和克利福德·贝瑞

要点：

1936年，约翰·阿塔纳索夫（john atanasoff）和物理学家格伦·墨菲（glen murphy）建造了一台名为拉普拉斯计算器的小型模拟计算器，用于分析曲面的几何形状。
阿塔纳索夫构想了二进制数字（二进制系统），而当时所有其他已知系统都使用十进制。
阿塔纳索夫获得了艾奥瓦州立学院的资助，与克利福德·贝里（clifford berry）一起开发了一台名为abc的自动数字计算机。

约翰·阿塔纳索夫

克利福德·贝里

约翰·阿塔纳索夫和克利福德·贝里的abc

1929年，年轻的约翰·文森特·阿塔纳索夫（参见约翰·阿塔纳索夫传记）在威斯康星大学攻读理论物理博士学位时遇到了一个严重的计算问题，被迫使用滑尺和机械计算器（如门罗型计算器）进行复杂计算。

1930年回到艾奥瓦州立学院担任数学和物理学助理教授后，他开始进行真空管和无线电的实验，并研究电子学领域。在研究当时可用的许多数学设备后，阿塔纳索夫得出结论，它们可以分为模拟设备和数字设备两类。由于直到很久以后才使用术语“数字”，阿塔纳索夫将模拟设备与他所称的“真正的计算机”进行了对比。在1935年左右，他开始认真思考机械化数字计算的方法。1936年，阿塔纳索夫（与同事物理学家格伦·墨菲一起）制造了一台名为拉普拉斯计算器的小型模拟计算器。它用于分析曲面的几何形状。阿塔纳索夫认为这台机器与其他模拟设备一样存在缺陷，精度取决于机器的其他部分的性能。

在1935年至1937年期间，阿塔纳索夫花了大部分时间修改ibm的制表机，以通过消元法解决一组线性方程。他写了一篇名为使用打孔卡片设备解决线性方程组的论文，并为此绘制了一张名为辅助设备示意图的图纸。1937年4月，他给ibm写了一封关于这个想法的信（后来在审讯期间，ibm的一封内部信被揭示，实际上是说“……让阿塔纳索夫远离制表机。”20世纪30年代，ibm还没有进入计算机业务，而是处于办公设备业务领域）。阿塔纳索夫成功地修改了一台ibm制表机用于分析光谱，这就是他试图将其用于方程组的原因。最终，他因为机器的有限存储容量而放弃了这个方案。

在1937年的冬季，对解决计算机问题的痴迷达到了疯狂的程度。在许多令人沮丧的事件之后，atanasoff在一个寒冷的夜晚进入了他的汽车，开始向东驾驶。后来他在一次采访中将如下描述：“那是一个喝着威士忌，以每小时100英里的速度驾车的晚上，在那个晚上我构思出了一个电子操作的机器的概念，它将使用基于二进制（二进制）而不是传统的十进制数字，电容器用于存储器，并使用再生过程以防止由电力故障导致的存储器丢失。” 行驶了两百英里后，他停在了伊利诺伊州的一家路边酒馆。在这里，他喝了一杯波旁威士忌和苏打水（他非常喜欢快车和威士忌，而当时的爱荷华州仍然是一个干州，所以让我们开车去威斯康星州吧:-)），继续思考制造这台机器。atanasoff不再紧张和紧张，意识到他的思想变得清晰起来。他开始在鸡尾酒餐巾纸的背面构想如何建造这台计算机。他设想了一台机器：
• 使用二进制数字（二进制系统）-当时所有其他已知系统使用的是十进制
• 使用电力和电子作为其主要媒介
• 使用电容器作为存储器，并使用再生过程以避免由电力泄漏引起的间断
• 通过直接逻辑操作而不是模拟计算器中使用的枚举方法进行计算

到了1938年初，atanasoff已经构思出了用于解决大规模线性方程组的自动数字计算机的总体电子和逻辑设计，并开始寻求资金支持。1939年3月，他申请并在两个月后从爱荷华州立学院获得了650美元的资助（其中200美元用于材料，450美元用于clifford berry）以建造这台机器。atanasoff寻求助手时，他从他的同事和朋友harold anderson（电气工程教授）那里得到了一个特别聪明的电气工程学生clifford e. berry的推荐，并在1939年春天的某个时候决定雇佣他。原型机的制造速度非常快，一旦完成就能正常工作。

1939年末，atanasoff向爱荷华州立学院申请了资金，并在1939年12月向该学院的官员展示了原型机，使他们相信atanasoff的项目值得从爱荷华州立学院研究委员会获得5000美元的资助，以建造一台能够解决方程组的大规模机器。

该机器的工作始于1940年初。到1940年春末，机器已经完成了大部分工作，并且他们提交了一份描述计算机细节的手稿，既用于申请专利（最终未被爱荷华州立学院提交）也用于申请额外的资金以完善和优化构造和操作特性。该机器是在爱荷华州立大学物理楼的地下室制造的（请参见附近的照片），并于1941年底完成。随着机器的建设继续进行，clifford berry编写了一本《abc操作手册》。

测试运行证明，完整的算术单元和两个鼓存储器运行良好，大多数输入输出系统的支持组件也是如此。只有atanasoff为新计算的方程组中间存储而发明的电子卡写入和读取方法偶尔会失败。其失败率不到一万次中的一次，但对于大型方程组而言仍然足以破坏结果。正巧的是，美国在1941年12月加入第二次世界大战，不久之后atanasoff（1942年9月）和berry（1942年7月）都不得不离开爱荷华州立大学，因此无法解决这个特定程序的困难。

1942年5月的abc（爱荷华州立大学提供）

1948年年底，在他返回埃姆斯的访问之一上，atanasoff惊讶并失望地得知，他的计算机已被从物理大楼中移走并拆解。他和clifford berry都没有被告知计算机将被销毁。只有计算机的少数部件被保存下来（在下面的一张照片中展示了两个存储鼓之一）。

1942年的berry和abc（爱荷华州立大学提供）

到1940年春末，该项目已经进展顺利，并考虑到需要采取措施为该机器申请专利，以及请求额外的资金以完成它。atanasoff在berry的帮助下写了一份长达35页的手稿《用于解决大型线性代数方程组的计算机》，其中包括了该机器的图纸。这份手稿的一份副本于1940年末发送给芝加哥专利律师richard r. trexler，他被爱荷华州立大学雇佣为他们提供保护计算机中的发明的建议。当1941年计算机的工作停止并且atanasoff离开埃姆斯，前往华盛顿特区的海军军械实验室担任与国防相关的职位时，他将完成abc的专利工作交给了大学官员。后来我们将看到，这将是他一生中最大的错误之一。

abc的新闻报道，日期为1942年4月7日

atanasoff从他的发明中没有赚到任何钱。他说：“我并没有想到我发明了第一台计算机。如果我知道我机器里面有些什么东西，我可能会继续下去。”在1961年退休之后，他曾经在私人项目上工作。然而，在1967年春季，他被康柏计算机公司（cdc），霍尼韦尔和通用电气公司（general electric）的律师联系到，涉及与sperry rand公司的争议，被称为“eniac专利”争议。计算机发明家eniac – john mauchly和j. presper eckert在1947年申请了他的机器的专利，该专利在1964年获得授予。与此同时，sperry rand购买了mauchly和eckert的公司，并与该公司共同拥有专利权，因此不仅仅是霍尼韦尔，所有制造电子计算机的公司都应支付专利费。霍尼韦尔和康柏计算机的律师不知何故得知了atanasoff的计算机。直到这一刻，atanasoff的计算机只在1940年代的3篇简短的报纸报道中提到过（见上图），以及r·k·理查兹（r. k. richards）在1966年出版的《电子数字系统》一书中。理查兹是berry的一位ames朋友，他在1941年看过atanasoff的机器，所以他的书可能是律师们获取信息的来源。

atanasoff被cdc和honeywell聘为顾问，提供了所有可获得的信息，并同意在1971年的法庭审判中作证。在这场审判中，cdc和honeywell在atanasoff的坚决帮助下成功证明mauchly和eckert使用了abc的想法，sperry rand公司的专利申请被驳回，而mauchly和eckert的专利被判定为无效。在这场漫长的审判中（持续了135个工作日，填满了20000多页的笔录，记录了77名证人的证词），atanasoff以他的举止和证词给人留下了非常好的印象，与mauchly的可耻表现形成了鲜明对比，后者在宣誓作证时改变了他的证词三次，并轻蔑地对atanasoff和他的计算机发表了言辞。经证实，在1940年12月的第一次会议上，atanasoff向mauchly描述了他的工作，并且由于mauchly想亲自看到abc，atanasoff同意并邀请他在爱荷华州访问（请参见附近照片，日期为1941年3月7日的john atanasoff给mauchly的信）。逐渐地，mauchly被律师们说服确认了以下几点：

1. 他于1941年6月13日至1941年6月18日早上作为atanasoff在埃姆斯的客人住在他家里。
2. 在作为atanasoff的客人期间，他与john atanasoff和clifford berry讨论了数不清的关于atanasoff berry计算机和计算机理论的小时。
3. 在三到四天时间里，他陪同atanasoff去了物理楼的办公室，并和atanasoff和clifford berry一起观察了atanasoff berry计算机。
4. 他曾观看过关于abc运算或某些阶段的演示，并可能和clifford berry一起操作过一些机器的部件。
5. 他获准翻阅了atanasoff关于abc的35页手稿，可能确实读了它。atanasoff和berry愿意回答他关于机器和手册的问题并进行讨论，但atanasoff拒绝让他带一份复印件回宾夕法尼亚。
6. 在1941年8月15日，他写了一份全面的备忘录，介绍了模拟计算器和脉冲装置之间的区别，其中包含了与atanasoff关于abc的35页手稿中几乎相同的想法。
7. 在1941年9月30日，他写信给atanasoff，建议共同努力开发atanasoff计算机，并问atanasoff是否对他在考虑建造的计算机机器中使用一些atanasoff概念有任何反对。

当larson法官于1973年10月19日发表正式意见时，这正是cdc和honeywell以及atanasoff本人所希望的一切。这是明确无疑的结论，即mauchly的基本eniac思想“源自atanasoff，eniac中所宣称的发明源自atanasoff”。在广泛的调查中，larson法官宣布：“eckert和mauchly本人并不是第一位发明自动电子数字计算机的人，而是从john vincent atanasoff博士那里获得了那个主题。”

larson法官裁定约翰·文森特·阿塔纳索夫和clifford berry在1939年至1942年期间在爱荷华州立学院建造了第一台电子数字计算机。他还裁定约翰·莫奇利和j·普雷斯珀·埃克特，这两位在过去二十五年中被奉为第一台电子数字计算机的共同发明者，不享有基于这一荣誉的专利。此外，larson法官还裁定莫奇利盗用了阿塔纳索夫的想法，并在三十多年里将这些想法冠以自己的天才之名推向世界。

让我们来看看abc的目的和构造（abc-atanasoff-berry计算机这个名称不是机器的原始名称，atanasoff是在20世纪60年代末的诉讼中采用了这个名称以纪念berry对该机器的贡献）。

abc的大小约等于一张桌子，重约315公斤（见下方示意图）。它包含了280个真空管和31个沉闷管。

abc的示意图

abc是一台专门用于解决大规模线性代数方程组的计算机（最多可以解29个未知数的29个方程，每个方程的30个系数（包括常数项）都有大约15位小数），使用标准的高斯消元算法。阿塔纳索夫的想法是：他将通过消去连续（重叠）对中的一个指定变量来解决一组大规模方程，从而生成一个较少变量的新集合，然后对新集合重复这个过程，直到最后得到一个单一变量的方程。然后他可以找到其他所有变量的单一方程，从而计算出每个变量的值。

abc的结构和工作原理非常简单。机器由三个基本部分组成：存储设备、算术单元和输入/输出单元。

键盘和计数器鼓
dram

阿塔纳索夫的算术单元基于真空管，由三十个计算机构件和几个控制机构组成。每个计算机构件都是atanasoff预计的带有某种进位排列的电子计数器。也就是说，这30个计算机构件由30个电子加减机构件（每个都包含7个双三极管）（见附近的照片）、30个其他主要的电子机构件和30个带进位借位鼓的静电带组成。

输入设备使用了ibm公司现有的打孔卡片阅读器（有两种：十进制和二进制）。然而，对于输出设备，阿塔纳索夫设计了一种基于高压晶闸管的冲孔机，但似乎效果不佳。在1942年夏季对该机进行实验时，唯一的严重缺陷出现在输出冲孔机上。写入机制包括两组30个钨电极，直线排列在彼此正上方。卡片在两组之间通过，并且施加5000伏的火花电路在相关的电极对之间产生电弧，并在该位置在卡片上留下一个小圆炭斑。这个机制不可靠，在解决超过3个方程组时出现错误。改进冲孔机构的方案、选择更好的卡片冲孔材料，甚至发明一种新的不那么原始的输入中间数据的方式只是时间问题，但是阿塔纳索夫和贝里没有时间，因为他们不得不去参军。